СИСТЕМА ДЛИТЕЛЬНОГО ОТВОДА ТЕПЛА ИЗ ЗАЩИТНОЙ ОБОЛОЧКИ Российский патент 2023 года по МПК G21C15/12 

Область техники, к которой относится настоящее изобретение

[001] Настоящее изобретение относится к системе длительного отвода тепла из защитной оболочки.

Предшествующий уровень техники настоящего изобретения

[002] Усилия по повышению безопасности атомных электрических станций и опыт прошлых ядерных аварий направлены на функционирование сложной топологии отказов и неисправностей, которые заданы в качестве предсказуемых и стандартизированных. В настоящее время для решения подобных происшествий небольшого масштаба предусмотрены системы, которые реализованы в технологических устройствах электрических станций в начале подготовки проекта атомной электрической станции.

[003] Актуальные нормативные документы требуют от разработчика атомной электрической станции реализации таких средств, которые способны предупредить серьезные аварии на атомной электрической станции или снизить их последствия, выполнение чего посредством стандартных аварийных инструментов является более трудным. На случай серьезных происшествий был определен комплекс средств. Одним таким средством является создание новой функционально и энергетически автономной системы для длительного отвода тепла из защитной оболочки. Техническая необходимость такой системы обусловлена тем, что защитная оболочка реактора, поврежденного в результате серьезной аварии, должна охлаждаться поступающей снаружи водой, которая поступает в шахту реактора из бассейна, образованного на полу защитной оболочки. Нагретая вода испаряется и проходит в форме пара в защитную оболочку, в результате чего повышается давление внутри оболочки и ее конструкция нагревается. Если такая ситуация не будет решена, может возникнуть риск нарушения целостности защитной оболочки под действием высокого давления, значение которого превышает допустимый уровень для ее конструкции. Необходимо уменьшить давление в указанном пространстве ниже определенного допустимого уровня, а также стабилизировать давление в защитной оболочке на низком уровне.

[004] Существуют несколько технических решений и предложений, направленных на то, как отвести тепло от указанных областей. Однако функционирование и конструкция защитных оболочек отличаются друг от друга. Очень часто источником энергии является

паровая турбина, или отсутствует разделение циркуляции теплоносителя в первом контуре.

[005] Система длительного отвода тепла представлена в документе EP 3 451 346 A1. Система содержит холодный контур и горячий контур, при этом холодный контур содержит насосную станцию, которая одним концом соединена с источником теплоносителя холодного контура, а вторым концом соединена с турбиной, от которой теплоноситель поступает через холодный контур охладителя обратно к источнику теплоносителя холодного контура. Горячий контур содержит насос теплового контура, у которого впуск соединен с источником теплоносителя теплового контура, в частности полом защитной оболочки, а выпуск соединен с горячим контуром охладителя, из которого теплоноситель поступает в душевую установку. Недостаток такого решения заключается в том, что, когда температура теплоносителя на дне защитной оболочки поднимается до его точки кипения, его перекачивание очень усложняется, так как осуществляется подача не только жидкости, но и газа, что влияет на качество обмена энергией в теплообменнике.

[006] Целью настоящего изобретения является создание системы длительного отвода тепла из защитной оболочки, которая способна устранить вышеуказанные недостатки.

Краткое раскрытие настоящего изобретения

[007] Вышеописанные недостатки в значительной степени устраняются путем применения системы длительного отвода тепла из защитной оболочки, которая содержит холодный контур и горячий контур, при этом холодный контур содержит насосную станцию подпитки, которая с одной стороны соединена с источником теплоносителя холодного контура и со второй стороны соединена с фильтром мелких примесей, который соединен с основной насосной станцией, которая соединена посредством впускного запорно-регулирующего клапана с турбиной, а затем через холодный контур охладителя и выпускной запорно-регулирующий клапан с источником теплоносителя холодного контура, и при этом горячий контур содержит насос горячего контура, который на выпуске соединяется через горячий контур охладителя с душевой установкой, расположенной в защитной оболочке, а на впуске через механический сетчатый фильтр с источником теплоносителя горячего контура, при этом основная насосная станция соединена через первичное ответвление для дополнительного охлаждения теплового контура с впуском насоса горячего контура, в результате чего теплоноситель холодного контура смешивается с теплоносителем горячего контура.

[008] Согласно преимущественному варианту осуществления холодный контур содержит первичное ответвление для дополнительного охлаждения холодного контура, которое соединяет впуск фильтра мелких примесей с источником теплоносителя холодного контура, и/или вторичное ответвление для дополнительного охлаждения холодного контура, которое соединяет выпуск основной насосной станции с источником теплоносителя холодного контура.

[009] Согласно другому преимущественному варианту осуществления горячий контур содержит вторичное ответвление для дополнительного охлаждения горячего контура, которое соединяет выпуск горячего контура охладителя с впуском насоса.

Краткое описание фигуры

[0010] Далее настоящее изобретение будет пояснено со ссылками на фиг. 1, на которой представлена система длительного отвода тепла из защитной оболочки согласно настоящему изобретению.

Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения

[0011] Система длительного отвода тепла из защитной оболочки согласно настоящему изобретению, представленная на фиг. 1, содержит холодный контур и горячий контур.

[0012] Холодный контур содержит насосную станцию 1 подпитки, которая с одной стороны соединена с источником теплоносителя холодного контура и со второй стороны соединена с фильтром 2 мелких примесей, который соединен с основной насосной станцией 3, которая соединена посредством впускного запорно-регулирующего клапана 4 с турбиной 5, а затем через холодный контур охладителя 6 и выпускной запорно-регулирующий клапан 7 с источником теплоносителя холодного контура, в результате чего холодный контур замыкается.

[0013] Горячий контур содержит насос 8 горячего контура, который на выпуске соединяется через горячий контур охладителя 6 с душевой установкой 9, расположенной в защитной оболочке 10, а на впуске через механический сетчатый фильтр 11 с источником теплоносителя горячего контура.

[0014] Кроме того, основная насосная станция 3 соединена через первичное ответвление 19а для дополнительного охлаждения теплового контура, которое содержит запорно-регулирующий клапан 20a, с впуском насоса 8 горячего контура, посредством чего осуществляют дополнительное охлаждение теплоносителя горячего контура, который поступает в насос 8, чтобы обеспечить его надлежащее функционирование.

[0015] Например, источник теплоносителя холодного контура представляет собой бассейн 12 градирни 13. Теплоноситель представляет собой, например, воду.

[0016] Кроме того, холодный контур снабжен ответвлением 14 для удаления осадка, которое соединяет фильтр 2 мелких примесей с баком-отстойником 15. Если датчиками, расположенными в фильтре 2, зафиксировано засорение фильтра, осуществляют его промывку, при этом осадок сливают в бак-отстойник 15. Ответвление 14 для удаления осадка снабжено клапаном 16 для удаления осадка.

[0017] Преимущественно, холодный контур снабжен одним или двумя ответвлениями 17a и 17b для дополнительного охлаждения холодного контура. Первичное ответвление 17а для дополнительного охлаждения холодного контура соединяет впуск фильтра 2 мелких примесей с источником теплоносителя холодного контура. Вторичное ответвление 17b для дополнительного охлаждения холодного контура соединяет выпуск основной насосной станции 3 с источником теплоносителя холодного контура. Оба этих ответвления 17a, 17b холодного контура могут быть активированы посредством регулирующих клапанов 18a, 18b, когда температура теплоносителя холодного контура превысит предварительно заданный уровень.

[0018] Источник теплоносителя горячего контура представляет собой донную часть защитной оболочки 10, которую заполняют посредством душевой установки 9. Теплоноситель содержит смесь воды и борной кислоты.

[0019] Согласно представленному варианту осуществления турбина 5 и насос 8 образуют компактный агрегат с одной роторной системой, т. е. турбонасос.

[0020] Горячий контур преимущественно снабжен вторичным ответвлением 19b для дополнительного охлаждения горячего контура, которое содержит запорно-регулирующий клапан 20b и которое соединяет выпуск горячего контура охладителя 6 с впуском насоса 8. Благодаря этому решается вопрос ограниченного объема теплоносителя в защитной оболочке 10, которого должно быть недостаточно для длительного отвода тепла. При отсутствии ответвления для дополнительного охлаждения критическая температура будет достигнута в течение нескольких часов.

[0021] Соединение вышеуказанных компонентов осуществляют при помощи шлангов или труб.

[0022] Принцип действия системы длительного отвода тепла из защитной оболочки согласно настоящему изобретению, которая представлена посредством вышеописанного иллюстративного варианта осуществления, изложен ниже.

[0023] Насосная станция 1 подпитки забирает холодную воду из бассейна 12 под градирней 13 электрической станции или соответственно из резервуаров вентиляторных

градирен 13 и нагнетает ее через фильтр 2 примесей, который предназначен для обеспечения надлежащего качества воды, в основную насосную станцию 3. Обе насосные станции 1 и 3 содержат насосные агрегаты с тепловым дизельным приводом. Затем воду под давлением подают из основной насосной станции 3 на впуск защитной оболочки 10 реакторного блока. После этого ее подают в турбину 5 гидродинамического насосного агрегата, а затем отработавшую воду из турбины 5 гидродинамического агрегата подают в холодный контур теплообменника, который соответственно именуют охладителем 6, где она забирает тепловую энергию нагнетаемого теплоносителя горячего контура и после нагрева выходит из защитной оболочки 10 реакторного блока, а затем отводится в бассейн 12 под градирней 13 или в резервуары вентиляторных градирен 13. Насос 8 горячего контура всасывает горячую смесь воды и борной кислоты со дна защитной оболочки 10, фильтрует ее при помощи механического решетчатого фильтра 11 и направляет ее в горячий контур теплообменника, соответственно охладителя 6, а затем в спринклерную систему, в частности душевую установку 9, которая расположена внутри защитной оболочки 10, что обеспечивает требуемый эффект охлаждения важных компонентов защитной оболочки 10 реактора.

[0024] Система длительного отвода тепла согласно настоящему изобретению является полностью автономной независимо от технологии устройств, применяемых в атомном реакторе, и внешнего источника энергии, в частности источника электроэнергии. Возможными исключениями должны быть компоненты системы, которые расположены за пределами защитной оболочки и являются свободно доступными даже при серьезной аварии, хоть и на ограниченное время, например, на время, которое необходимо для заправки топлива в тепловой двигатель, и т.п.

[0025] В частности, система длительного отвода тепла из защитной оболочки согласно настоящем изобретению предназначена для атомных электрических станций с легководным реактором типа ВВЭР.

Изобретение относится к системе длительного отвода тепла из защитной оболочки реактора атомной электростанции. Система содержит холодный контур и горячий контур, при этом холодный контур содержит насосную станцию 1 подпитки, которая с одной стороны соединена с источником теплоносителя холодного контура и со второй стороны соединена с фильтром 2 мелких примесей, который соединен с основной насосной станцией 3, соединенной посредством впускного запорно-регулирующего клапана 4 с турбиной 5, а затем через холодный контур охладителя 6 и выпускной запорно-регулирующий клапан 7 с источником теплоносителя холодного контура. Горячий контур содержит насос 8 горячего контура, на выпуске соединенный через горячий контур охладителя 6 с душевой установкой 9, расположенной в защитной оболочке 10, а на впуске через механический сетчатый фильтр 11 с источником теплоносителя горячего контура. Основная насосная станция 3 соединена через первичное ответвление 19а для дополнительного охлаждения теплового контура с впуском насоса 8 горячего контура. Теплоноситель холодного контура смешивается с теплоносителем горячего контура. Техническим результатом является повышение безопасности атомных электрических станций за счет повышения эффективности длительного отвода тепла из защитной оболочки. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Система длительного отвода тепла из защитной оболочки, содержащая холодный контур и горячий контур, при этом

- холодный контур содержит насосную станцию 1 подпитки, которая с одной стороны соединена с источником теплоносителя холодного контура и со второй стороны соединена с фильтром 2 мелких примесей, который соединен с основной насосной станцией 3, которая соединена посредством впускного запорно-регулирующего клапана 4 с турбиной 5, а затем через холодный контур охладителя 6 и выпускной запорно-регулирующий клапан 7 с источником теплоносителя холодного контура,

- горячий контур содержит насос 8 горячего контура, который на выпуске соединен через горячий контур охладителя 6 с душевой установкой 9, расположенной в защитной оболочке 10, а на впуске соединен через механический сетчатый фильтр 11 с источником теплоносителя горячего контура, отличающаяся тем, что

- основная насосная станция 3 соединена через первичное ответвление 19а для дополнительного охлаждения теплового контура с впуском насоса 8 горячего контура, в результате чего теплоноситель холодного контура смешивается с теплоносителем горячего контура.

2. Система длительного отвода тепла по п. 1, отличающаяся тем, что холодный контур содержит первичное ответвление 17а для дополнительного охлаждения холодного контура, которое соединяет впуск фильтра 2 мелких примесей с источником теплоносителя холодного контура, и/или вторичное ответвление 17b для дополнительного охлаждения холодного контура, которое соединяет выпуск основной насосной станции 3 с источником теплоносителя холодного контура.

3. Система длительного отвода тепла по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что горячий контур содержит вторичное ответвление 19b для дополнительного охлаждения горячего контура, которое соединяет выпуск горячего контура охладителя 6 с впуском насоса 8.